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Tesina di Liceo Scientifico Tecnologico
L’AtLeticA LeggerA
A cura di Villa Roberto
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INDICE
Introduzione ......................................................................................................................... 3
Capitolo I: L’atletica nella storia
Dai tempi antichi alle prime Olimpiadi dell’epoca moderna ................................ 4
Dal Primo dopoguerra all’avvento del Nazismo .................................................... 5
Capitolo II: Cuore, Polmoni, Muscoli
Premessa ........................................................................................................................ 8
La glicolisi e la respirazione cellulare ........................................................................ 9
Le contrazioni muscolari scheletriche .................................................................... 13
Capitolo III: Il glucosio, benzina del nostro organismo ............................................ 15
Capitolo IV: Cinematica nell’atletica.............................................................................. 19
Conclusioni ......................................................................................................................... 24
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Introduzione
Dire che ho scelto l’atletica leggera come argomento per la mia tesina
perché pratico questa disciplina da 11 anni sarebbe riduttivo; l’atletica è la
mia passione da sempre. E lo sarà sempre. L’atletica non è solo uno sport,
ma un modo di affrontare la vita e le sue sfide.
La voglia di vincere, un sano istinto di competizione: l’atletica è tutto
questo, ma è soprattutto competere con se stessi, mettersi alla prova e
superare i propri limiti, prima ancora del risultato finale. Faticare. Faticare
e ancora faticare. Questo è il “mantra” di ogni atleta.
Sudare e compiere sacrifici per il raggiungimento di un obiettivo va oltre la
semplice gara. Niente ripaga nella vita più della soddisfazione per aver
ottenuto ciò a cui si è aspirato per molto tempo, preparandosi con dedizione
e disciplina.
Per questo voglio affrontare questo tema, analizzandolo sia in chiave storica
che scientifica, con l’auspicio di fornire una panoramica completa e
sufficientemente esaustiva.
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L’ATLETICA nella STORIA
Dai TEMPI ANTICHI alle prime OLIMPIADI dell’EPOCA MODERNA
Nell’antichità la corsa è sempre stata elemento di competizione. Si dice che
gare di corsa si svolgessero nella piana di Giza già nel 1500 a.C.; tuttavia
furono gli antichi Greci ad innalzare questa pratica ed altre discipline
atletiche alla dignità di sport. Tutto ciò grazie ai Giochi.
I Giochi erano gare sacre in onore di Zeus, che dal 776 a.C. si tenevano ad
Olimpia ogni 4 anni. L’importanza di questa manifestazione si percepiva
chiaramente nei giorni delle competizioni: tutti i partecipanti si riunivano e
nella penisola del Peloponneso guerre e contrasti tra le città si fermavano,
seguendo la cosiddetta “tregua olimpica”.
Dal 776 a.C. le Olimpiadi si ripeterono periodicamente, crescendo
d’importanza e prestigio sino all’Impero Romano. Quando però il
cristianesimo divenne religione ufficiale dell'Impero, i Giochi Olimpici
vennero visti come una festa "pagana” ed il loro prestigio diminuì in modo
direttamente proporzionale alla corruzione degli atleti, con lo svolgimento
di gare sempre più falsate. Nel 393 d.C., sulla scia della strage di Tessalonica
(avvenuta tre anni prima) e a seguito dell’influenza del vescovo di Milano
Ambrogio, l'imperatore Teodosio I vietò i Giochi, ponendo fine a una storia
durata più di 1000 anni.
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I Giochi Olimpici vennero ripristinati solamente nel 1886 grazie al barone
Pierre de Coubertain. Appena conclusasi la guerra Franco-Prussiana, egli
cercò una spiegazione per la sconfitta francese e, dopo aver osservato la
scarsa preparazione atletica dell’esercito, la identificò come una delle cause
del fallimento. Cercò quindi un modo per migliorarla, avendo come
obiettivo principale quello di trovare un’espediente per far competere le
nazioni senza bisogno di ricorrere alla guerra, magari in uno scenario
sportivo.
Qualche anno dopo nascevano i Giochi Olimpici Moderni ad Atene.
Dal 1886 le Olimpiadi si arricchirono gradualmente di più discipline;
l’atletica, unica pratica nei Giochi antichi, mantenne comunque primaria
importanza.
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Dal PRIMO DOPOGUERRA all’AVVENTO del NAZISMO
Il mondo del primo dopoguerra fu segnato da una profonda crisi
economica, che colpì in modo particolare l’Europa occidentale. L’elemento
chiave fu il crollo della Borsa di Wall Street del 1929. Diverse nazioni furono
travolte da questo tracollo finanziario, inclusa la Germania.
I tedeschi rimasero piegati sulle ginocchia a causa di una situazione molto
grave che si era andata sviluppando dalla fine della Prima Guerra Mondiale:
un sistema istituzionale inceppato, cittadini disorientati e scontenti, un
sistema burocratico - amministrativo non funzionante, furono le condizioni
principali che favorirono l’insediamento e l’affermazione del partito
nazionalsocialista e di Adolf Hitler.
Il partito crebbe in modo impetuoso: le elezioni del ’30 avevano portato il
19% dei voti, quelle del ’32 il 37%. In poco tempo il partito si affermò come
realtà preponderante e Hitler divenne Cancelliere il 30 gennaio del 1933.
Fu proprio in questo periodo che l’atletica assunse un ruolo molto
importante in Germania: nel ’36, in piena fase di ascesa del Terzo Reich,
Hitler era intento a formare la “Grande Germania” e voleva che il mondo
intero conoscesse la forza e la maestosità della razza ariana.
Il palcoscenico Olimpico e le discipline dell’atletica avrebbero potuto essere
un veicolo formidabile per tale affermazione.
Le Olimpiadi erano state assegnate alla capitale tedesca prima dell’ascesa
del Fuhrer e quest’ultimo inizialmente le osteggiava, definendole
“Espressione del giudaismo internazionale”. Successivamente, grazie ai
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suggerimenti di Goebbels (ministro della propaganda), Hitler capì
l’importanza di tale manifestazione; la Germania e il Reich ne avrebbero
ricavato visibilità e risalto mondiale. Esaltato da tali prospettive, egli
promosse e supportò le Olimpiadi estive di Berlino 1936.
I Giochi avrebbero dovuto rappresentare una passerella per gli atleti
tedeschi, un manifesto della potenza Nazista, consentendo loro di mostrare
netta superiorità in tutte le discipline. In particolare nella corsa, la più
prestigiosa ed esaltante.
Le cose non andarono esattamente così.
Un ragazzo afroamericano, Jesse Owens, scrisse quella che a tutt’oggi
rimane una pagina unica sia per l’atletica che per la storia stessa. Nelle gare
dei 100m, 200m, Salto in lungo e 4x100m Owens ottenne l’oro, umiliando gli
atleti del Fuhrer e dimostrando che la razza ariana non aveva alcun
connotato di superiorità. Hitler decise di non mostrare al mondo il suo
disappunto e, a differenza di quello che si dice, strinse la mano al giovane
velocista per congratularsi con lui.
Le Olimpiadi di Berlino rappresentarono solo un momento di offuscamento
sul percorso di ascesa di Hitler.
Di lì all’invasione della Polonia sarebbero infatti passati solamente 3 anni e
gli scenari internazionali sarebbero stati stravolti dall’esplosione della
Seconda Guerra Mondiale.
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CUORE, POLMONI e MUSCOLI
PREMESSA
Durante la storia il genere umano ha incontrato difficoltà di ogni natura
lungo il proprio cammino evolutivo, affrontate e superate grazie al suo
sviluppo fisico e mentale.
Il corpo umano infatti è una macchina perfetta, risultato di anni e anni di
evoluzione e miglioramenti.
Organi, muscoli e cellule sono alcuni degli ingranaggi di un organismo
estremamente complesso. Basti pensare che in un’ora il cuore (a riposo)
pompa 343 litri di sangue; oppure che in ogni cellula del nostro organismo
(secondo alcune stime sono in totale 1022) è presente un filamento di DNA
della lunghezza totale di 2 metri.
Nell’atletica hanno un ruolo primario tre apparati fondamentali del nostro
organismo: l’apparato cardio-circolatorio, quello respiratorio e quello
locomotore.
Questi tre apparati cooperano per rendere possibili sforzi fisici elevati tipici
della pratica atletica, come corse prolungate, salti e lanci.
Grazie all’apparato respiratorio, ad esempio, mediante l’immissione di
ossigeno all’interno dell’organismo con la respirazione, il corpo ottiene
l’energia necessaria a svolgere l’attività motoria.
Tale energia si genera mediante la demolizione di molecole di glucosio
(glicolisi) e successivamente tramite la respirazione cellulare.
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La GLICOLISI e la RESPIRAZIONE CELLULARE
Nella glicolisi la molecola di glucosio si ossida liberando anidride carbonica
e acqua (risultato dell’espirazione). Durante una corsa, infatti, i respiri
diventano più frequenti e profondi in quanto l’energia richiesta per il
movimento è sempre maggiore e quindi serve più ossigeno per poter
demolire sempre più molecole di glucosio.
La suddetta molecola viene inizialmente separata in due molecole di un
composto a tre atomi di carbonio chiamato gliceraldeide 3-fosfato (G3P).
Tali composti vengono trasformati a loro volta in due molecole di acido
piruvico.
Successivamente il composto può prendere due strade differenti a seconda
dell’ambiente: se non sarà presente ossigeno (in ambiente anaerobico),
avverrà un processo di fermentazione dove verranno prodotte solamente
due molecole di ATP a processo. Se invece vi sarà ossigeno (ambiente
aerobico) avremo la nostra respirazione cellulare.
Durante tutto il processo di demolizione del glucosio vengono utilizzati dei
coenzimi che trasportano gli elettroni: la nicotinammide adenina
dinucloeotide (NAD+) e il flavin adenina dinucleotide (FAD).
La respirazione cellulare avviene in tre fasi: il ciclo di Krebs, il trasferimento
finale degli elettroni e la fosforilazione ossidativa.
Ancora prima del ciclo di Krebs, vi è un passaggio breve ma fondamentale
per la riuscita di tutta la respirazione cellulare: passando dal citosol, dove è
stato prodotto per glicolisi, l’acido piruvico attraversa le membrane interna
ed esterna del mitocondrio. Qui, prima di iniziare il ciclo, si ossida. Viene
eliminata CO2, facendo rimanere un gruppo acetile CH3CO. Questa
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trasformazione è accompagnata dalla riduzione di NAD+ a NADH. Infine,
ogni gruppo acetile è accompagnato provvisoriamente da un composto
particolare, il coenzima A. L’unione di questi due composti permette il
collegamento tra il ciclo di Krebs e la glicolisi.
Il ciclo di Krebs è costituito da una serie di semplici reazioni biochimiche,
che nel complesso portano a grandi variazioni. Eccone uno schema:
Dopo questa serie di reazioni la molecola di glucosio è totalmente
scomposta. Parte dell’energia del glucosio è stata usata per produrre ATP
da ADP e fosfato, ma gran parte dell’energia è rimasta negli elettroni rimossi
dagli atomi di carbonio e trasferiti ai trasportatori NAD+ e FAD.
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Nel trasporto finale di elettroni, quelli che si trovano ad un alto livello di
energia sono trasferiti all’ossigeno, scendendo gradualmente ad un livello
energetico inferiore.
Lungo la catena di trasporto, gli elettroni scendono quindi da un “gradino”
ad un altro, liberando energia. Questa energia viene utilizzata nell’ultima
fase di questo processo, la fosforilazione ossidativa.
In questo stadio della respirazione cellulare l'ossigeno molecolare O2
provoca l'ossidazione dei coenzimi ridotti NADH e FADH2 che sono stati
generati dai passaggi precedenti. Le reazioni di ossidazione sono
fortemente esoenergetiche. Tuttavia questa energia non viene dispersa,
venendo al contrario utilizzata per trasferire ioni H+ dalla matrice allo spazio
intermembrana. Bisogna ricordare però come la membrana interna dei
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mitocondri sia impermeabile ai protoni. Quindi i protoni pompati nello
spazio compreso tra le due membrane non possono attraversare facilmente
la membrana interna e tornare nella matrice.
Si genera quindi, all’interno del mitocondrio, una differenza di pH. Nello
spazio intermembrana si viene a creare un ambiente acido, nella matrice un
ambiente basico.
A questo punto si attiva un grosso complesso enzimatico, vitale per tutto il
processo: l’ATP sintetasi.
Fotografato per la prima volta nel 2001, il sistema è in grado di sintetizzare
ATP da ADP e fosfato inorganico sfruttando il flusso di ioni H+ che lo
attraversano. L’ATP sintetasi è una vera e propria macchina molecolare con
parti in movimento, azionate dal flusso di ioni H+ proprio come un mulino
è azionato da un flusso di acqua. I protoni, sfruttando il gradiente
elettrochimico che si era generato precedentemente, attivano l’enzima che
produce le nostre molecole di ATP.
La respirazione cellulare si è conclusa.
Dalla nostra molecola di glucosio siamo riusciti ad ottenere ATP, vitale per
l’attività sportiva e non solo.
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Le CONTRAZIONI MUSCOLARI SCHELETRICHE
Un esempio di come l’ATP agisca nelle attività motorie è riscontrabile nelle
contrazioni muscolari scheletriche.
Eccone una schematizzazione:
Un muscolo striato è costituito da un insieme di filamenti paralleli, sempre
più piccoli, inseriti gli uni dagli altri. Esso è costituito da fibre muscolari
(singole cellule), che presentano al proprio interno centinaia di miofibrille.
Queste sono costituite da sarcomeri, le unità contrattili del nostro muscolo.
Tali unità fondamentali sono delimitate ai lati da linee Z. A loro volta i
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sarcomeri sono costituiti da filamenti spessi di molecole (miosina) e
filamenti sottili (actina).
Il processo della contrazione muscolare agisce proprio su quest’ultimi.
Il movimento avviene tramite le molecole di ATP ricavate dai processi
precedentemente descritti: l’ATP si lega alla testa della miosina che si trova
in uno stato energicamente basso. La miosina scinde l’ATP in ADP e
fosfato; dal legame eliminato viene ricavata l’energia per il movimento. Nel
frattempo gli ioni Ca2+, legandosi alla proteina regolatrice troponina,
determinano lo spostamento della tropomiosina, il sito legame dell’actina.
Così facendo non resta alla miosina che legarsi con l’actina.
Successivamente vengono liberati ADP e il gruppo fosfato; questo permette
lo scorrimento verso il centro del sarcomero che, moltiplicato per centinaia
di migliaia di volte, dà la contrazione del muscolo.
Il corpo umano è quindi una macchina perfetta, come abbiamo appena
evidenziato: da una molecola di zucchero l’organismo ricava pacchetti di
energia indispensabili per il suo funzionamento complessivo.
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Il GLUCOSIO, “BENZINA” del nostro ORGANISMO
Il glucosio, come abbiamo appena visto, è un composto di fondamentale
importanza per l’attività motoria, essendo la “benzina” che produce energia
per il nostro corpo. Nello specifico, cos’è il glucosio?
Il glucosio appartiene alla famiglia dei carboidrati (con formula molecolare
CnH2nOn), chiamati anche saccaridi (dal latino saccharum, “zucchero”) per
il sapore dolce di qualche composto. Quest’ultimi vengono suddivisi in base
alla loro struttura in monosaccaridi, disaccaridi e polisaccaridi.
Il glucosio è un monosaccaride, quindi composto da una molecola sola. È
inoltre un epimero 4, cioè un diasteromero che differisce per un solo centro
stereogeno: infatti si differenzia dal galattosio solo per il carbonio 4 (nel
glucosio il centro stereogeno ha l’OH in D, mentre nel galattosio è in S).
Il glucosio è anche un aldoesoso, cioè ha 6 atomi di carbonio nella molecola
ed il gruppo aldeico (H-C=O) posto sopra. Non si presenta praticamente
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mai in struttura aldeidica acilica come precedentemente è stato raffigurato.
Tende sempre infatti a chiudersi nella sua forma emiacetalica.
Eccone un breve schema:
Bisogna prestare molta attenzione alla forma emiacetalica del D-glucosio:
1. L’anello è eterociclico, cioè composto da 5 atomi di carbonio e da
uno di ossigeno;
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2. Il carbonio C-1 è molto particolare: è emiacetalico (cioè allo stesso
tempo carbonio di un alcol e di un etere) e contemporaneamente
funge da centro stereogeno;
Quest’ultima caratteristica è di fondamentale importanza per capire le varie
forme del glucosio. Infatti il carbonio C-1 è detto carbonio anomerico.
Questo fa sì che quando due monosaccaridi differiscono per la
configurazione di tale carbonio, questi siano detti anomeri. Nel precedente
schema si vengono a formare due anomeri, un anomero
α ed un anomero
β. Questi si differenziano per la posizione del gruppo ossidrilico: il primo
ha l’OH “verso il basso” mentre il secondo è rivolto “verso l’alto”. Bisogna
ricordare che questa caratteristica rende i due anomeri anche diasteromeri;
per questo motivo hanno caratteristiche fisiche diverse.
Eccone una dimostrazione: quando noi immergiamo in soluzione acquosa
entrambe le forme α e β del D – glucosio, esse si interconvertono l’una
nell’altra. Se ad esempio immergiamo in acqua la prima forma, essa viene
disciolta, la rotazione specifica diminuisce gradualmente da un valore di
+112° fino ad un equilibrio di +52°. Se ripetiamo la stessa cosa con il
β – D – glucosio la rotazione specifica varierà gradualmente da +19° allo
stesso valore di equilibrio, +52°.
Questa caratteristica del glucosio prende il nome di mutarotazione ed è
dovuta al fatto che la catena si apre e si chiude continuamente, in quanto la
forma aperta è in equilibrio.
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Il glucosio ha inoltre un’altra particolarità: i monosaccaridi preferiscono
assumere, quando sono in forma ciclica a sei atomi, la forma detta
piranosio. Il D – glucosio, come abbiamo osservato precedentemente, ha
due anomeri. Questi anomeri sono in equilibrio e in natura assumono la
conformazione a sedia:
Risulta evidente il motivo per il quale il D – glucosio sia il monosaccaride
più diffuso in natura; esso ha infatti tutti i sostituenti più voluminosi in
posizione equatoriale. L’unica eccezione si trova con il carbonio anomerico,
sul quale l’ossidrile può essere sia assiale che equatoriale; questo determina
due anomeri differenti (l’anomero 𝜷 sarà il più presente in equilibrio avendo
il gruppo OH equatoriale).
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CINEMATICA nell’ATLETICA
Dopo aver osservato l’attività atletica dal punto di vista cellulare,
esaminiamone ora i singoli gesti:
Analizziamo ad esempio la corsa veloce, ben rappresentata dalla disciplina
dei 100m piani. La prova può essere suddivisa in due fasi:
1. Una fase di accelerazione, in cui l’atleta aumenta la propria velocità
in modo repentino a partire dall’uscita dei blocchi fino ai 30-40 m. In
questa parte della gara il velocista mantiene una posizione raccolta,
con le spalle e la testa bassi per ridurre al minimo l’attrito con l’aria.
Questa fase può ben rappresentare un moto rettilineo accelerato.
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2. Una fase cosiddetta “lanciata”, che viene raggiunta intorno ai 2/3
del rettilineo. Questo è solitamente il momento più importante della
competizione. Il velocista raggiunge la posizione eretta e corre
sfruttando al massimo la lunghezza dei suoi passi. In questa
circostanza possono verificarsi due situazioni, a seconda della
resistenza del velocista: se questi riesce a mantenere spinta e
frequenza degli appoggi, avrà una velocita costante e quindi il suo
moto sarà uniforme sino alla fine della gara. In caso contrario, si
muoverà con moto decelerato fino al traguardo.
Un’altra importante disciplina in cui è possibile osservare un moto
bidimensionale è il getto del peso.
In questa specialità gli atleti devono imprimere un velocità iniziale ed un
angolo di rilascio all’attrezzo, necessari per poterlo lanciare alla maggior
distanza possibile.
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Il lanciatore scarica
tutta la sua forza sul
peso, il quale viene
prima però posto tra
collo e spalla per
avere
un
maggior
controllo e trazione
su
di
esso.
Nel
in
cui
momento
l’attrezzo abbandona
mano esso ottiene
una velocità v0.
Sapendo che sul lancio influisce l’accelerazione di gravità, quando il peso
verrà tirato otterrà un moto uniformemente decelerato. Se applichiamo il
moto in funzione del tempo agli assi cartesiani di un sistema partente dalla
mano dell’atleta, otterremo che:
Moto su asse x x = x0 + v0 * cosα * t
Moto su asse y y= y0 + v0 * senα * t – ½ g*t2
Queste importanti osservazioni permettono di capire che traiettoria subirà
l’attrezzo successivamente.
Infatti se combiniamo le due equazioni otterremo l’equazione di una
parabola (tenendo presente che x0 e y0 sono uguali a 0, in quanto
ipotizziamo che il peso parta dall’origine degli assi):
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y=– ½ g(x2/ v02* cosα2) + (senα/cosα )*x
Abbiamo quindi stabilito che il peso percorra una traiettoria parabolica,
simile ad un proiettile:
Possiamo quindi calcolare la sua gittata, ossia la distanza che il peso coprirà
orizzontalmente. Questo dato è di notevole importanza in ambito atletico,
in quanto corrisponde alla prestazione del lanciatore.
Per poterla calcolare ci servirà stabilire un nuovo sistema di riferimento che
parta dalla base della pedana.
Dopodiché porre la y0 (altezza di partenza) uguale all’altezza da cui l’atleta
rilascia il peso:
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y0 = altezza del rilascio
Successivamente dovremo ricavare il tempo dall’equazione del moto riferito
all’asse y (dopo aver sostituito la velocità iniziale di rilascio e l’angolo di
inclinazione):
0= h iniziale * v0 * sen angolo inclinazione * t volo – ½ g*t volo2
t volo
Infine sostituendolo nell’equazione del moto applicato all’asse x troveremo
lo spostamento orizzontale del peso, ossia la gittata:
X= v0 * cos angolo inclinazione * t volo
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Conclusioni
È gratificante avere la possibilità di approfondire un tema che coinvolge ed
appassiona; questo è per me l’atletica.
L’atletica ha la capacità di racchiudere in sé aspetti meramente scientifici e
propedeutici allo studio del corpo umano, come le reazioni biochimiche e
l’applicazione di tematiche relative ai moti dimensionali.
Vista da una prospettiva storica, l’atletica, è stata anche importante
strumento di propaganda e, nel contesto olimpico, occasione di confronto e
competizione incruenti tra i popoli.
L’atletica, in qualità di attività sportiva prettamente individuale, è di forte
sostegno anche nella crescita e maturazione delle giovani generazioni,
aiutando essa a capire il valore dello sforzo e del sacrificio atti al
raggiungimento di un determinato obiettivo. Confrontarsi con le proprie
paure, incertezze e, perché no, momenti di sconforto nella pratica di uno
sport sano, è di fondamentale importanza nella crescita di ogni individuo,
in particolar modo nel delicato passaggio dall’adolescenza all’età adulta.
Una cosa è certa: l’atletica non è un semplice sport. Anche Eugenio Montale
capì tutto ciò; infatti scrisse “Amo l’atletica perché è poesia. Se la notte
sogno, sogno di essere un maratoneta”.
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BIBLIOGRAFIA
-Titolo: Invito alla Biologia
Autore: Cutris, Barnes
Casa Editrice: Zanichelli
-Titolo: Chimica Organica
Autore: Hart, Hadad, Craine, J. Hart
Casa Editrice: Zanichelli
-Titolo: La Storia al Presente
Autore: De Luna, Meriggi, Albertoni
Casa Editrice: Paravia
-Titolo: Walker – Corso di fisica
CasaEditrice: Linx
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